JP6306458B2 - Constant velocity joint support bearing and constant velocity joint outer ring - Google Patents
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Description
この発明は、等速ジョイントのサポート軸受に関するものである。 The present invention relates to a support bearing for a constant velocity joint.
自動車において、エンジンの駆動力を各車輪へと伝達する駆動軸は、その伝達部位により、プロペラシャフトとドライブシャフトに大別される。自動車は、その駆動方式により、フロントエンジン・前輪駆動車(FF車)、フロントエンジン・後輪駆動車(FR車)、四輪駆動車(4WD車)、リアエンジン・後輪駆動車(RR車)などに分別されている。 In an automobile, a drive shaft that transmits the driving force of an engine to each wheel is roughly classified into a propeller shaft and a drive shaft according to the transmission part. Cars are driven by front engine / front-wheel drive vehicles (FF vehicles), front engines / rear-wheel drive vehicles (FR vehicles), four-wheel drive vehicles (4WD vehicles), rear engines / rear-wheel drive vehicles (RR vehicles). ) And so on.
車の高性能化と乗り心地向上の流れにより、多くのFF車は、直進時の左右のドライブシャフトの角度がほぼ等しくなるシャフト等長設計が採用されている。 Due to the trend toward higher vehicle performance and improved ride comfort, many FF vehicles adopt a shaft isometric design in which the left and right drive shaft angles are almost equal when traveling straight.
図7はFF車の前輪のトルク伝達部分の概略図を示している。図7のように、図示しない原動機からの動力は、デファレンシャル装置101で左右に分配される。分配後の一方の動力は等速ジョイント110、シャフト121、等速ジョイント122を主な構成部品とするドライブシャフト1を介してホイール軸受123および車輪に伝達され、他方の動力は、等速ジョイント110a、シャフト121a、等速ジョイント122aを主な構成部品とするドライブシャフト1aを介してホイール軸受123aおよび車輪に伝達される。等速ジョイント110、110aは、軸方向変位および角度変位を許容する摺動式等速ジョイントであり、等速ジョイント122、122aは、軸方向変位は許容しないが大きな角度変位(作動角47度程度)を許容する固定式等速ジョイントである。
FIG. 7 shows a schematic diagram of the torque transmission portion of the front wheel of the FF vehicle. As shown in FIG. 7, power from a prime mover (not shown) is distributed to the left and right by the
エンジンが横置きタイプの場合、デファレンシャル装置101は車両の中央より片寄った位置になる。シャフト等長設計の場合、片寄った位置に設置されたデファレンシャル装置101に結合するドライブシャフト1、(1a)のインボード側の等速ジョイント110(110a)の外輪の軸部は、一方が短軸、もう一方が長軸の組合せを使用する設計が多い。
When the engine is a horizontal type, the
図8はインボード側の等速ジョイントを示す説明図、図9はサポート軸受部を示す拡大図である。図7〜図9に示すように、インボード側の等速ジョイント110は、カップ111と軸部112が一体構造となっている。そして、インボード側の等速ジョイント110における長軸側の軸部112は、デファレンシャル装置101との嵌合部だけでは支持が不安定になるので、軸部112に軸受130を取り付け、その軸受130がブラケット140を介してエンジン又はトランスミッションケースに固定されている。この軸受130は、サポート軸受と呼ばれている。
FIG. 8 is an explanatory view showing a constant velocity joint on the inboard side, and FIG. 9 is an enlarged view showing a support bearing portion. As shown in FIGS. 7 to 9, the
軸部112の材質は、例えば、S45C〜S55Cの中炭素鋼で、強度を確保するために、軸部112の表面に高周波熱処理を施して硬化している。この軸部112にサポート軸受130が取り付けられている。サポート軸受130は、内輪131、外輪132、転動体としてのボール133、保持器134、シール135で構成されている。サポート軸受130はインボード側の等速ジョイントの外輪のカップ111に近い軸部112に嵌合し、止め輪136で軸方向に固定されている。
The material of the
燃費向上のためには、軸受部材にも軽量化が望まれており、サポート軸受130を小型化することが考えられる。 In order to improve fuel consumption, weight reduction is also desired for the bearing member, and it is conceivable to reduce the size of the support bearing 130.
ところで、従来のサポート軸受130は、インボード側の等速ジョイントの外輪のカップ111に近い軸部112に嵌合し、止め輪136で軸方向に固定されている。
Incidentally, the conventional support bearing 130 is fitted to the
サポート軸受130は、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部112の小端面側から組付けるため、サポート軸受130の内径は、軸部112の最大径部、すなわち、図8のAの径より大きくなければならない。軸部112の最大径は、車両のデファレンシャル装置101への取り付け部形状で決まる寸法で、ドライブシャフト側の都合で小さくすることは困難である。
Since the support bearing 130 is assembled from the small end face side of the
すなわち、図8に示すように、デファレンシャル装置101の構造で、軸部112の先端は、サイドギア嵌合部113、デフリングギアとの滑り軸受部114、デフオイルシール接触部115、オイルシール保護のためのダストカバー装着部115aからサポート軸受130と嵌合する軸になる。これらの軸では、サイドギア嵌合部113、デフリングギアとの滑り軸受部114、デフオイルシール接触部115、ダストカバー装着部115aの順で径が大きくなる。
That is, as shown in FIG. 8, in the structure of the
言い換えれば、軸部112の最大径部は、デファレンシャル装置101のシール径により決まり、ドライブシャフト側の都合で小さくすることができない。サポート軸受130は、等速ジョイントを支えてスムーズに回転させることが機能であり、この軸受130に負荷される荷重は小さい。よって、小型の軸受が設計可能であるが、軸への組付の関係で軸受の内径を軸部最大径より小さくすることができない。
In other words, the maximum diameter portion of the
また、車両の床下部位でドライブシャフトを支持するサポート軸受は、水や泥水が飛散する環境で使用されるため、これらの水や泥水が内輪と外輪との間の軸受空間への浸入を防止するシール装置が用いられている。シール装置を用いたサポート軸受が種々提案されている。例えば、特許文献1に記載のものは、高いシール性能と低トルクロスを実現したサポート軸受が提案されている。この特許文献1は、デファレンシャル装置と等速ジョイントとの間でトルクを伝達する中間シャフトに固定される内輪、ブラケットを介して自動車の車体に固定される外輪、および内・外輪の軌道面間に介在させた転動体を有するサポート軸受をシールする装置であって、前記中間シャフトにブラケットの近傍まで延びるカバー部材を固定し、ブラケットとカバー部材の何れか一方に、他方に対して摺動可能なブラシを設けている。
In addition, support bearings that support the drive shaft under the floor of the vehicle are used in an environment where water or muddy water scatters. Therefore, these water and muddy water prevent intrusion into the bearing space between the inner ring and the outer ring. A sealing device is used. Various support bearings using a sealing device have been proposed. For example, the support bearing which implement | achieved the high sealing performance and the low torque cross is proposed for the thing of
また、特許文献2には、水や泥水による外輪の外径面での錆の発生を長期間に亘って防止するサポート軸受が提案されている。この特許文献2は、内輪と外輪の間の軸受空間を接触シールで密封し、内輪回転で使用される密封型転がり軸受において、前記外輪の外径面をゴムまたは樹脂の皮膜で覆っている。 Patent Document 2 proposes a support bearing that prevents rust generation on the outer diameter surface of the outer ring due to water or muddy water over a long period of time. In Patent Document 2, a bearing space between an inner ring and an outer ring is sealed with a contact seal, and an outer diameter surface of the outer ring is covered with a rubber or resin film in a sealed type rolling bearing used for inner ring rotation.
上記した特許文献1、2に示すように、従来は、軸受の寿命や、シール性や錆の発生などの対策については種々提案されている。しかしながら、燃費向上のためには、軸受部材にも軽量化が望まれているが、上記した特許文献1、2には、軸受部材の軽量化については考慮されていない。
As shown in
上述したように、サポート軸受は、軸部への組付の関係で軸受の内径を軸部の最大径より小さくすることができない。このため、サポート軸受の小型化にも限界があった。 As described above, in the support bearing, the inner diameter of the bearing cannot be made smaller than the maximum diameter of the shaft portion because of the assembly to the shaft portion. For this reason, there was a limit to downsizing the support bearing.
そこで、この発明は、等速ジョイントのサポート軸受において、小型化を図り、軽量化を図ることを課題とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the size and weight of a support bearing for a constant velocity joint.
前記の課題を解決するために、この発明は、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部に、軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さく、この転走面と対向するように、サポート軸受用外輪が配置され、前記転走面とサポート軸受用外輪の転走面との間に、保持器で保持された複数の転動体が配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is configured such that a rolling surface of a bearing is formed on a shaft portion of an outer ring of a constant velocity joint on an inboard side, and the diameter of the groove bottom of the rolling surface is the inboard side An outer ring for support bearings is disposed so as to be smaller than the maximum diameter of the shaft portion of the outer ring of the constant velocity joint and facing the rolling surface, and between the rolling surface and the rolling surface of the outer ring for support bearing. A plurality of rolling elements held by a cage are arranged.
また、前記転走面を挟むようにシール接触面を設け、前記転走面とシール接触面を高周波焼き入れにより硬化させることが好ましい。 Furthermore, the provided sealing contact surface so as to sandwich the rolling surface, is to be preferably hardened by prior induction hardening the Kiten contact surface and the seal contact surface.
また、前記シール接触面の外径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より大きいことが望ましい。 The outer diameter of the seal contact surface is preferably larger than the maximum diameter of the shaft portion of the outer ring of the constant velocity joint on the inboard side.
なお、ここではドライブシャフトを車両に装着した状態で車両の中央よりをインボード側といい、車両の外側よりをアウトボード側という。 Here, the center of the vehicle with the drive shaft mounted on the vehicle is referred to as the inboard side, and the outside of the vehicle is referred to as the outboard side.
また、前記保持器としては、樹脂製保持器を用いることができる。 Moreover, a resin-made cage can be used as the cage.
また、この発明では、インボード側の等速ジョイントの外輪であって、外輪はカップと軸部が一体構造になっており、前記カップの内面にはトルク伝達部材が転動する複数の直線状のトラック溝が形成され、軸部の外径面にサポート軸受の転走面が形成され、この転走面の溝底の径がインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径より小さいことを特徴とする。 Further, according to the present invention, the outer ring of the constant velocity joint on the inboard side, the outer ring has an integral structure of the cup and the shaft portion, and a plurality of linear shapes on which the torque transmission member rolls on the inner surface of the cup Track groove is formed, the rolling surface of the support bearing is formed on the outer diameter surface of the shaft portion, and the diameter of the groove bottom of this rolling surface is larger than the maximum diameter of the shaft portion of the outer ring of the constant velocity joint on the inboard side It is small .
以上のように、この発明によれば、インボード側の等速ジョイントの外輪の軸部の最大径をサポート軸受の内輪外径寸法にすることができ、従来の別体のサポート軸受より、小型設計が可能となる。さらに、軸受の内輪を省略することができ、部品点数が少なくなり、更に軽量化が図れる。 As described above, according to the present invention, the maximum diameter of the shaft portion of the outer ring of the constant velocity joint on the inboard side can be made the inner ring outer diameter size of the support bearing, which is smaller than the conventional separate support bearing. Design becomes possible. Furthermore, the inner ring of the bearing can be omitted, the number of parts is reduced, and further weight reduction can be achieved.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。この発明は、自動車に使用するドライブシャフトのインボード側の等速ジョイントをエンジンまたはトランスミッションケースに固定し、且つ、ドライブシャフトの回転をスムーズに行うサポート軸受に関するものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention relates to a support bearing that fixes a constant velocity joint on an inboard side of a drive shaft used in an automobile to an engine or a transmission case and smoothly rotates the drive shaft.
従来より、図1および図2に示すように、インボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32は強度を確保するために、S45C〜S55C程度の中炭素鋼に高周波焼入れを行っている。表面はHRC(ロックウエル硬度のCスケール)で58〜64程度の硬度を得ることができる。この硬度であれば、軽負荷荷重の軸受の転動面して利用することは可能である。そこで、この発明は、サポート軸受4は従来の別体の内輪の代わりに、インボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32に、ボール転走面33を成形してサポート軸受4の内輪をインボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32と一体化したものである。
Conventionally, as shown in FIGS. 1 and 2, the
この構造を取ることにより、軸部32の外径面に形成された転走面33の溝底の径がインボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32の最大径A(ダストカバー装着部325a)より小さくすることができ、従来の別体のサポート軸受より、小型設計が可能である。さらに、軸受の内輪を省略することができ、部品点数が少なくなり、更に軽量化が図れる。
By adopting this structure, the diameter of the groove bottom of the rolling
この場合、サポート軸受4のボールピッチ径が小さくなるので、別体軸受と等価の負荷容量にはできないが、サポート軸受4はインボード側の等速ジョイント3を支えることが目的であり、必要負荷容量は小さく、負荷容量が低下しても使用可能である。
In this case, since the ball pitch diameter of the
図1〜図3に従いこの発明の実施形態を詳述する。この実施形態のサポート軸受4は、インボード側の等速ジョイント3の外輪のカップ31に近い軸部に設けられている。インボード側の等速ジョイント3は、カップ31と軸部32が一体構造となっている。そして、インボード側の等速ジョイント3の軸部32の先端部は、デファレンシャル装置101と嵌合する。
The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The
軸部32の先端は、先端部からサイドギア嵌合部323、デフリングギアとの滑り軸受部324、デフオイルシール接触部325、オイルシール保護のためのダストカバー装着部325aで構成されている。デファレンシャル装置101の内の軸では、前述したように、サイドギア嵌合部323、デフリングギアとの滑り軸受部324、デフオイルシール接触部325、ダストカバー装着部325aの順で径が大きくなる。ダストカバー装着部325aの径が最大径Aとなる。
The distal end of the
この発明では、従来のサポート軸受130の内輪131の代わりに、インボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32の外径面に、ボール転走面33を直接形成し、サポート軸受4の内輪をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部32と一体化したものである。すなわち、この実施形態では、従来、サポート軸受4を装着する部分に、サポート軸受4のボール転走面33とその両側にシール接触面34が形成されている。軸部32の外径面に形成された転走面33の溝底の径はインボード側の等速ジョイント3の外輪の軸部32の最大径A(ダストカバー装着部325a)より小さくすることができる。この結果、従来よりも小径のサポート軸受4を達成することができ、車両への軽量化が可能となる。
In the present invention, instead of the
軸部32の材質は、上述したように、強度を確保するために、S45C〜S55Cの中炭素鋼が好ましく、軸部32の表面は、ボール転走面33とシール接触面34も含め高周波熱処理を施して硬化している。
As described above, the material of the
この軸部32のボール転走面33が設けられた箇所が、サポート軸受4の内輪の機能を果たし、このボール転走面33を用いてサポート軸受4を構成する。このボール転走面33と対向するように、サポート軸受用外輪42が配置され、ボール転走面33とサポート軸受用外輪42の転走面42aとの間に、転動体としての複数のボール43が配置される。さらに、この複数個のボール43を円周方向等間隔に保持する保持器44を設けるとともに、シール接触面34とサポート軸受用外輪42の軸方向両端開口部に軸受内部を密封する軸受シール45がそれぞれ設けられる。密封された軸受内部の少なくともボール43の周囲にグリースが封入されている。軸受シール45は一端がサポート軸受用外輪42に固定され、他端が軸部32のシール接触面34と接触する。
The portion of the
軸受シール45は、ゴム成形体単独でもよく、或いはゴム成形体と金属板、プラスチック板、セラミック板との複合体であってもよい。
The bearing
サポート軸受4のボール転走面33をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部32に設けることで、従来の軸受構造の内輪を省いた構造となる。サポート軸受用外輪42、ボール43、保持器44、軸受シール45の材料、加工方法などは、従来のものと同じでよい。
By providing the
次に、この実施形態の外輪の軸部32と一体に構成したサポート軸受4の組立手順を図4及び図5を参照して説明する。まず、図4(a)に示すように、サポート軸受4を装着する部分に、軸受のボール転走面33とシール接触面34を形成した軸部32を有する等速ジョイントの外輪を用意する。図4(b)に示すように、この軸部32のサイドギア嵌合部323より、一方の軸受シール45を奥まで挿入する。
Next, an assembling procedure of the support bearing 4 constructed integrally with the outer
続いて、図4(c)に示すように、サポート軸受用外輪42を挿入し、図5(a)に示すように、サポート軸受用外輪42を偏芯させ、軸部32のボール転走面33とサポート軸受用外輪42の転走面42aとの間に複数個のボール43を挿入する。図5(a)は複数個のボール43が挿入完了した後を示している。その後、図5(b)に示すように、ボール43を等配後、サイドギア嵌合部323より、保持器44を組み込み、グリースを封入し、更に、他方の軸受シール45を組み込んで、シール接触面34とサポート軸受用外輪42の軸方向両端開口部に軸受シール45を装着して軸受内部を密封する。そして、図5(c)に示すような、軸部32に一体に形成されたサポート軸受4が得られる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (c), the support bearing
サポート軸受4は設計上、シール接触面34の外径が軸部32の最大径A(図1参照)より大きいことが好ましいが、シールが問題なく、シール装着位置まで組み込めれば小さくてもよい。
The
軸受4の内側となるボール転走面33は、軸受寿命の観点より表面硬度はHRC58以上が望ましい。ボール転走面33は、一般的に、研削加工後、仕上げ加工(スーパーフィニッシュ)を施すが、サポート軸受4は負荷が軽く、最高回転数も低いため、仕上げ加工(スーパーフィニッシュ)を省略してもよい。なお、この実施形態では、保持器44は、冠型の樹脂製保持器を用いることてドライブシャフトに組み立てが可能となっている。
The
図6は、この発明のサポート軸受をドライブシャフトに用いた実施形態を示す説明図である。ドライブシャフト1のデファレンシャル装置側に、この発明の実施形態の摺動式等速ジョイントである等速ジョイント3が設けられ、他方に固定式等速ジョイントである等速ジョイント5が設けられている。
FIG. 6 is an explanatory view showing an embodiment in which the support bearing of the present invention is used for a drive shaft. A constant velocity joint 3 that is a sliding type constant velocity joint according to the embodiment of the present invention is provided on the differential device side of the
この等速ジョイント3は、外輪のカップ31と軸部32が一体構造となっている。この軸部32の先端は、先端部からサイドギア嵌合部323、デフリングギアとの滑り軸受部324、デフオイルシール接触部325、オイルシール保護のためのダストカバー装着部325aが設けられている。
In this constant velocity joint 3, an
この軸部32の外径面に、軸受4のボール転走面33とその両側にシール接触面34が形成されている。このボール転走面33と対向するように、サポート軸受用外輪42が配置され、ボール転走面33とサポート軸受用外輪42の転走面42aとの間に、保持器に保持された複数のボール43が配置される(図2参照)。サポート軸受4の内輪をインボード側の等速ジョイントの外輪の軸部32と一体化して設けている。このサポート軸受4がブラケットを介してエンジン又はトランスミッションケースに固定される。
A
等速ジョイント3の内輪側にシャフト121が連結されている。外輪のカップ31の内面および内輪313の外面に軸方向の複数の直線状トラック溝314、315を形成している。トラック溝314、315間に組み込んだボール316をケージ317で支持し、このケージ317の外周を球面とし、かつ内周を内輪313の外周に適合する球面としている。
A
外輪のカップ31から、内輪313に連結されたシャフト121にかけて、ゴム組成物や樹脂の成形体であるブーツ319が装着されている。
A
ブーツ319は、外輪のカップ31に嵌合されて固定される外筒端部(大径取付部)319aと、内輪に連結されたシャフト121に嵌合されて固定される内筒端部(小径取付部)319bと、これら外筒端部319aと内筒端部319bとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部319cとを備え、等速ジョイントを密封するように覆うものである。
The
この密封空間に、グリースなどの潤滑剤(図示省略)が封入されている。ブーツ319は、外筒端部319aをカップ31に嵌合して締結バンド等で固定する。一方、内筒端部319bをシャフト121に締結バンド等で固定する。
A lubricant (not shown) such as grease is sealed in this sealed space. The
また、シャフト121は、等速ジョイント5の内輪側に連結されている。等速ジョイント5は、外輪のカップ51と軸部52が一体構造となっている。
The
外輪のカップ51の内面および内輪513の外面に軸方向の複数のトラック溝514、515を形成している。トラック溝514、515間に組み込んだボール516をケージ517で支持し、このケージ517の外周を外輪のカップ51の内周に適合する球面とし、かつ内周を内輪513の外周に適合する球面としている。
A plurality of
外輪のカップ51から、内輪513に連結されたシャフト121にかけて、ゴム組成物や樹脂の成形体であるブーツ519が装着されている。
A
ブーツ519は、外輪のカップ51に嵌合されて固定される外筒端部(大径取付部)519aと、内輪に連結されたシャフト121に嵌合されて固定される内筒端部(小径取付部)519bと、これら外筒端部519aと内筒端部519bとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部519cとを備え、等速ジョイント5を密封するように覆うものである。
The
この密封空間に、グリースなどの潤滑剤(図示省略)が封入されている。ブーツ519は、外筒端部519aをカップ51に嵌合して締結バンド等で固定する。一方、内筒端部519bをシャフト121に締結バンド等で固定する。
A lubricant (not shown) such as grease is sealed in this sealed space. The
このように、ドライブシャフトにもこの発明は適用することができ、ドライブシャフトの重量を軽減することが可能となる。また、上記した実施形態では摺動式等速ジョイントとして、トルク伝達部材がボールを用いたボールタイプのダブルオフセット型等速ジョイント(DOJ)を例示したが、トルク伝達部材としてローラを用いたローラタイプのトリポード型等速ジョイント(TJ)であってもよい。また、サポート軸受4として転動体にボール43を使った例を示したが、これに限らずローラであってもよく、転がり軸受であればよい。
Thus, the present invention can also be applied to the drive shaft, and the weight of the drive shaft can be reduced. In the above-described embodiment, the ball type double offset constant velocity joint (DOJ) using a ball as the torque transmission member is exemplified as the sliding constant velocity joint. However, the roller type using a roller as the torque transmission member. The tripod type constant velocity joint (TJ) may be used. Moreover, although the example which used the ball |
3 等速ジョイント
4 サポート軸受
31 カップ
32 軸部
33 ボール転走面
34 シール接触面
42 外輪
43 ボール
44 保持器
45 軸受シール
3 Constant velocity joint 4
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